¿Podrían vincularse los misterios profundos de la antimateria y la materia oscura? Pensando que podrían serlo, los científicos de la colaboración internacional BASE, liderados por Stefan Ulmer del RIKEN Cluster for Pioneering Research, y los colaboradores han realizado los primeros experimentos de laboratorio para determinar siUna forma ligeramente diferente en la que la materia y la antimateria interactúan con la materia oscura podría ser clave para resolver ambos misterios
La materia oscura y la antimateria son problemas molestos para los físicos que intentan comprender cómo funciona nuestro mundo a un nivel fundamental.
El problema con la antimateria es que, aunque el Big Bang debería haber creado cantidades iguales de materia y antimateria, el mundo en el que vivimos está hecho solo de materia. La antimateria se crea todos los días en experimentos e incluso por procesos naturales como los rayos, perose aniquila rápidamente en colisiones con materia regular. Las predicciones muestran que nuestra comprensión del contenido de materia del Universo está desactivada en nueve órdenes de magnitud, y nadie sabe por qué existe la asimetría.
En el caso de la materia oscura, se sabe por observaciones astronómicas que alguna masa desconocida está influyendo en las órbitas de las estrellas en las galaxias, pero nadie ha podido determinar las propiedades microscópicas exactas de estas partículas. Una teoría es que sonun tipo de partícula hipotética conocida como axión, que tiene un papel importante para explicar la falta de violación de la simetría en la interacción fuerte en el modelo estándar de física de partículas.
Los colaboradores del grupo BASE se preguntaron si la falta de antimateria podría deberse a que interactúa de manera diferente con la materia oscura, y se dispusieron a probar esto. Para el experimento, utilizaron un dispositivo especialmente diseñado, llamado trampa Penning, para atrapar magnéticamente una solaantiprotón, evitando que entre en contacto con la materia ordinaria y sea aniquilado. Luego midieron una propiedad del antiprotón llamada frecuencia de precesión de espín. Normalmente, esto debería ser constante en un campo magnético dado, y una modulación de esta frecuencia podría explicarse por unefecto mediado por partículas similares a axiones, que son candidatos hipotéticos de materia oscura.
Según el primer autor del estudio, Christian Smorra "Por primera vez, hemos buscado explícitamente una interacción entre la materia oscura y la antimateria, y aunque no encontramos una diferencia, establecimos un nuevo límite superior para el potencialinteracción entre materia oscura y antimateria "
Mirando hacia el futuro, Stefan Ulmer del Grupo RIKEN para Investigación Pionera, que es portavoz de la Colaboración BASE, dice: "De ahora en adelante, planeamos mejorar aún más la precisión de nuestras mediciones de la frecuencia de precesión de espín del antiprotón, lo que nos permite establecer restricciones cada vez más estrictas sobre la invariancia fundamental de carga, paridad y tiempo, y hacer que la búsqueda de materia oscura sea aún más sensible ".
El trabajo, publicado en Naturaleza , fue realizado por el Laboratorio de Simetrías Fundamentales RIKEN y un grupo de trabajo en el grupo de excelencia PRISMA + de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU, que ha estado activo en la búsqueda de materia oscura. Se llevó a cabo en el Centro Europeo paraNuclear Research CERN, utilizando el Antiproton Decelerator AD. La investigación también involucró a científicos de científicos del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg, CERN, la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU, el Instituto Helmholtz de Mainz HIM, la Universidad de Tokio, el GSI Darmstadt, la Universidad de Leibniz Hannover y el Braunschweig Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB. La investigación se realizó como parte del trabajo del Centro Max Planck-RIKEN-PTB para el Tiempo, Constantes y Simetrías Fundamentales, un grupo internacional establecido para desarrollar mediciones de alta precisión para comprender mejor la física de nuestro Universo.
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Materiales proporcionados por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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